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是透過炸藥將核料炸在一起超過臨界體積,材料自己釋放中子爆炸?還是爆炸的同時,透過中子源釋放中子引發裂變爆炸?第一個中子到底是誰提供的?自身還是中子源?如果是後者,那麼核彈裡的中子源是什麼材料,裝在什麼位置?
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  • 1 # 獵奇者的影視

    問這麼詳細,你是要造核蛋啊!其實道理很簡單。就像是一個普通人看到許多老百姓的在政治管理下受到太多痛苦刺激的時候。就會產生熱切的希望,這時候就出現了革命事業。然後這個人把這些希望傳輸給更多普通人就出現了很多追隨者這叫鏈式反應。但有這種熱切希望的人同時出現了很多個影響了更多的普通人,匯聚了這麼多能量,就形成了革命事業大爆發。這叫裂變。中子不是放進去的,鈾原子發生反應產生中子,中子再去撞擊其它原子,從而形成鏈式反應而自發裂變。

  • 2 # 哨兵ZH

    只要核材料的丰度足夠,那麼達到臨界質量後是可以自發發生核裂變和鏈式反應的,不一定需要中子源,不管是鈾-235還是鈽-239,都擁有一定的自發裂變機率,為什麼?首先,原子核穩不穩定,主要看它的平均結合能(或者叫比結合能),比結合能越高,核子就越穩定,而對於像鈾-235和鈽239這樣的重核來說,它們的比結合能相對來講要小於中等質量的原子核,也就是穩定性也相對更差,所以可以自發成分裂成數個質量較小的原子核。其實中等質量的原子核它們的比結合能就是最高的,比如最高的是相對原子質量數為56的鐵,如下圖所示:

    ▲核子的比結合能

    從圖中我們可以看到,比結合能最高的原子,它們的原子質量數基本上都集中在五六十這個範圍。說到這裡,順帶再說個題外話,不管是重核裂變還是輕核聚變,它們最終產物的相對原子質量數都會向這個範圍內靠攏,即鐵元素其實就是裂變和聚變的終極產物了,即使對於恆星來說也一樣,聚變到鐵就是一個臨界點,因為想要讓鐵聚變的話,此時就是吸收能量而不是釋放能量了,所以,只有在恆星演化的末期,即超新星階段,才會聚變產生比鐵更重的產物,而這個時候同時也是恆星即將隕落的時期。

    ▲幾種重核的自發裂變機率

    回到正題,對於核材料鈾-235和鈽-239來說,雖然都可以自發裂變,不過鈾-235的自發裂變機率要比鈽-239高16倍,如上圖所示,所以傳統的“槍式”結構只能選擇使用U-235作為裂變材料,而不能使用鈽-239,為什麼?因為在“槍式”結構中,兩塊臨界質量的核材料在化學炸藥的爆轟衝擊波下的緊密接觸時間只有大概1毫秒,這個時間太短了,鈽-239的自發裂變機率又相對較低,所以為了保證“槍式”結構的可行性,就必須選擇自發裂變機率更高的鈾-235。下圖為槍式結構原子彈,主要結構就是兩塊處於次臨界質量的鈾-235,當化學炸藥爆炸時,兩塊處於次臨界質量的鈾-235就會在瞬間僅僅貼合在一起,發生鏈式反應,從而引發核爆炸。▲“槍式”結構原子彈

    而對於鈽-239來說,則是採用“內爆式”結構,而“內爆式”也是目前核武器的最主要結構,基本上所有的核武器都是使用內爆式的,因為“內爆式”結構的核武器對核材料的利用率更高,同時對核材料的種類也沒有限制,不管是鈽-239還是鈾-235,是都可以夠使用內爆式的,不過因為鈽-239的自發裂變機率比鈾-235更低,所以可以再加上一個中子發生裝置,也就是題目最後弄過說到的“中子源”,這個中子源在最核心的位置,被鈽核包裹著,如下圖所示,就是一個典型的“內爆式”結構原子彈,當鈽核在化學炸藥的爆轟衝擊波作用下被擠壓成超臨界狀態時,核心的中子發生劑同時被啟用,此時核材料在高能中子的作用下就會發生核裂變和鏈式反應,從而進一步引發核爆炸。▲帶有“中子源”的內爆式鈽彈

    因此,想要引爆核武器,並不一定就需要“中子源”,而需要根據核武器的具體設計來判斷需不需要增加中子源發生裝置,比如內部的設計結構、核材料的丰度等,濃縮鈾或者濃縮鈽的丰度越高,臨界質量就越小,如果丰度相對較低的話,那麼臨界質量可能就越大,此時為了保證反應發生的可行性和反應效率,就需要加上中子源和中子反射層,有了中子源和中子反射層,就可以在一定程度上減小核材料發生鏈式反應的臨界質量,所以,中子源不是必須的,核爆炸能否發生跟有沒有中子源關係不大。

  • 3 # 一碗大米飯

    在原子彈中,有兩塊或更多的同位素微塊。每一塊的重量小於臨界質量,但是,如果把它們加起來則大於臨界質量。它們又相處在一個安全的距離。

    在它們的背面放著微小的普通炸藥塊,在規定的時刻,炸藥塊爆炸。這使同位素微塊彼此間互相射擊。於是,形成了臨界質量,原子彈就爆炸了!

    實際上,這裡發生著劇烈的裂變,速度是相當快的。

    首先,出現1個裂變。

    其次,兩個中子引起了2個裂變。

    繼而,每個引起2個裂變,因此,出現4個、8個、16個、32個、64個……

    看起來這個速度不是很快。但是,如果連續地以2來乘的話,那增長的速度是十分驚人!

    例如,在第10“代”裂變時就有512個。到了第20“代”則為524288個裂變。第80“代”,超過了1,208910^24。所有這一切都是發生在不到1秒鐘的極短時間內。

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